豌豆种子实验

弗朗西斯・高尔顿(Francis Galton,达尔文表弟),1875 年前后做这个豌豆实验。 当时学界只知道正态分布是测量误差的分布(天文观测那种误差),没人意识到:生物本身的性状,也会天然呈现正态分布。 高尔顿想研究一个问题:亲代的大小,会怎么遗传给子代?会不会子代和亲代一模一样?

之前大家朴素理解:大豌豆生大豌豆,小豌豆生小豌豆;子代尺寸应该和亲代完全对应。高尔顿实验推翻了这个简单想法,发现了回归(regression)现象。

实验设计

  1. 他找了 7 组豌豆种子,每组豌豆的母本直径固定:从小到大 7 个尺寸。
  2. 把这 7 组豌豆分别交给不同地区的园丁种植(分散多地,减少土壤、气候单一干扰)。
  3. 收获后,测量每一组母本对应的子代豌豆直径,统计每组子代的均值、分布。

核心结果

  1. 每一组子代豌豆的直径,都近似服从正态分布 同一母本大小生出来的后代,不是全部一样,而是围绕一个平均值,呈现钟形。 哪怕母本是同一尺寸,子代依然有随机波动。
  2. 均值出现 “向中心回归(回归到平均)”
    • 母本很大的那一组:子代平均直径,比母本要小,往全体豌豆总平均值靠拢
    • 母本很小的那一组:子代平均直径,比母本要大,同样往全体豌豆总平均值靠拢 👉 这就是回归到均值(regression to the mean),“回归” 这个统计学名词就是从这个豌豆实验诞生!

高尔顿原话含义:极端的性状,下一代倾向于没那么极端,往群体平均值拉回来。

举个数字简化例子(方便讲课)

假设所有豌豆总体平均直径:5.0 mm

  • 母本 6.0 mm(偏大),子代平均只有 5.5 mm,不是 6.0,往 5.0 回落
  • 母本 4.0 mm(偏小),子代平均有 4.4 mm,不是 4.0,往 5.0 抬升

子代的离散程度(标准差)基本稳定,不会随母本大小明显放大。

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